Биофизиктер AQP3 ақуыз каналының өзін-өзі реттеу механизмін анықтады. Бұл канал жасуша мембранасы арқылы сигналдық молекулаларды тасымалдауға жауап береді. Криоэлектрондық микроскопия көмегімен ғалымдар орта қышқылданғанда бұл канал ішінен физикалық түрде «жабылатынын» анықтады, бұл екінші типті қант диабеті кезінде патологиялық үдерістерді күшейтуі мүмкін.

Оттегінің белсенді түрлерінің қосарлы рөлі

Оттегінің белсенді түрлері, мысалы, сутегі асқын тотығы (H2O2), ағзада екі түрлі қызмет атқарады. Жоғары концентрацияда олар улы және жасушаларды бұзады, ал аз мөлшерде маңызды сигналдық молекулалар ретінде қызмет етеді. Мысалы, ұйқы безінің бета-жасушалары үшін сутегі асқын тотығы инсулин өндіруге сигнал береді. Бұл молекулалардың мембрана арқылы өтуі үшін арнайы каналдар — аквапориндер, атап айтқанда аквапорин-3 (AQP3) бар. Бұрын орта қышқылдығы (pH) өзгергенде канал жұмысын тоқтататыны белгілі болған, бірақ ақуыздың ағынды қашан және қалай тоқтататынын, құрылымында не болатынын түсіну қиын еді.

AQP3 құрылымын зерттеу

Бұл үдерістің егжей-тегжейін анықтау үшін зерттеушілер AQP3 ақуыз молекулаларын үш түрлі жағдайда: бейтарап ортада, қышқыл ортада және сутегі асқын тотығының қатысуымен мұздатып, суретке түсірді. Компьютерлік модельдеу атомдардың қозғалыс динамикасын қалпына келтіруге мүмкіндік берді.

Талдау нәтижесінде қауіпсіздік механизмі анықталды, ол апаттық клапанға ұқсайды. Бейтарап ортада канал ашық болып, су мен глицерин еркін өтеді. Ал орта қышқылданғанда (pH 5,5-ке дейін төмендегенде) бір маңызды аминқышқыл (аспартат-163) протондалады. Бұл тізбекті реакцияны іске қосады: ақуыздың сыртқы ілмегі (Loop E) тұрақтылығын жоғалтып, пора ішіне «құлап», оны толықтай бітейді.

Күтпеген жаңалықтар

Ең күтпегені — канал тек қышқыл әсерінен ғана емес, сутегі асқын тотығының жоғары концентрациясына да жауап ретінде жабылады. Осылайша, токсин өз жолын өзі жауып, жасушаның артық қанығуын болдырмайды.

Диабетпен байланысы

Зерттеу авторлары бұл механизмді диабет дамуының бір себебі деп санайды. Жоғары қант деңгейінде жасуша ішіндегі орта қышқылданады. Диабетиктердің тіндерінде AQP3 ақуызының мөлшері артқанымен, созылмалы қышқылдану салдарынан каналдар үнемі жабық күйде болуы мүмкін. Соның нәтижесінде сутегі асқын тотығы жасушадан шыға алмайды немесе сигнал беру үшін кіре алмайды, бұл қос теріс әсерге әкеледі: инсулин секрециясы бұзылады және ұйқы безі жасушаларын бұзатын тотығу стрессі жиналады.

Медицинадағы болашағы

Жаңа зерттеу аквапорин-3 тек пассивті канал емес, жасушадағы тотығу тепе-теңдігін реттейтін «ақылды» сенсор екенін дәлелдейді. Оның блокталу механизмін түсіну жасушаларды қорғау үшін бұл каналдарды мақсатты түрде ашатын немесе жабатын дәрілер жасауға жол ашады.